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        鉸接式矩陣護(hù)坡施工技術(shù)

        2024-12-09 00:00:00周勇梁山劉平堯鄭治之史廣華

        摘 要:針對(duì)傳統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)受水流長(zhǎng)期沖刷、淘蝕作用,易產(chǎn)生塌坡崩岸險(xiǎn)情,預(yù)拼裝矩陣連塊空間區(qū)域受限,大型設(shè)備無(wú)法布置,垂直運(yùn)輸裝配就位困難等難點(diǎn),本文研究了一種新型鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡來(lái)提高其抗沖刷和抗滑坡的能力。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、工藝試驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)踐,提出了采用坡面平整、鋪設(shè)土工布、放樣排版、鋪設(shè)基準(zhǔn)塊、人工穿鋼絲繩逐塊拼裝的鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工方法,有效解決長(zhǎng)緩坡鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工難題,并將其運(yùn)用到實(shí)踐工程中。實(shí)踐表明鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

        關(guān)鍵詞:鉸接式矩陣砌塊;護(hù)坡;抗沖刷和抗滑坡

        中圖分類(lèi)號(hào):TV 85" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        堤防工程對(duì)保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。護(hù)坡作為堤防的重要組成部分,具有抗沖刷和穩(wěn)定河道結(jié)構(gòu)的功能。在我國(guó),傳統(tǒng)的護(hù)坡形式多種多樣,包括拋石、干砌石、漿砌石、混凝土板、瀝青混凝土以及柔性網(wǎng)狀織物等,這些形式廣泛應(yīng)用于河岸和水庫(kù)的防護(hù)中[1],但傳統(tǒng)剛性襯砌護(hù)坡面臨耐久性差、適應(yīng)性不足等問(wèn)題。尤其在不良地質(zhì)條件下,傳統(tǒng)護(hù)坡易發(fā)生破壞和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)[2],預(yù)拼裝矩陣連塊空間區(qū)域受限,垂直運(yùn)輸裝配就位困難[3-4]。

        為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),本文提出了一種新型鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)剛性護(hù)坡的穩(wěn)固性和柔性護(hù)坡的適應(yīng)性,具有出色的防沖刷性能、穩(wěn)定性、透水性和植草兼容性[5]。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)踐,本文研發(fā)了一套針對(duì)長(zhǎng)緩坡鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡的施工方法,包括坡面平整、鋪設(shè)土工布、放樣排版、鋪設(shè)基準(zhǔn)塊以及人工穿鋼絲繩逐塊拼裝等步驟。

        這種施工方法不僅解決了施工難題,降低了吊裝交叉作業(yè)的安全隱患,還提高了施工效率和護(hù)坡質(zhì)量。應(yīng)用鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡技術(shù),可以保障水利堤壩的長(zhǎng)期安全運(yùn)行,為堤防工程的建設(shè)提供新的解決方案。

        1 鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡

        1.1 結(jié)構(gòu)型式

        鉸接矩陣護(hù)坡系統(tǒng)由一組預(yù)制混凝土塊構(gòu)成,這些混凝土塊在尺寸、形狀和質(zhì)量上均保持一致。通過(guò)一系列橫向繩索,這些繩索穿過(guò)每個(gè)塊體內(nèi)部的預(yù)制孔,將混凝土塊相互連接,形成一個(gè)連鎖型的柔性矩陣。這樣設(shè)計(jì)不僅能夠有效抵抗水流的沖刷,還能有效防止水土流失,為坡面的安全提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

        矩陣護(hù)坡砌塊其規(guī)格為長(zhǎng)589mm×寬443mm×厚120mm,閉孔型開(kāi)孔率為10%,每塊質(zhì)量為40kg,抗壓強(qiáng)度≥30MPa,吸水率≤8%,連接材質(zhì)為¢8的鍍鋅鋼索或不銹鋼索,每平方為4.1塊,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩陣為15.6㎡,砌塊作為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域廣泛使用的建材之一,其生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)而高效。制備過(guò)程中不可或缺的是高質(zhì)量的細(xì)石混凝土。細(xì)石混凝土由精心配比的骨料、水泥、水和其他添加劑混合而成,可以保證其高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐久性。具體型式如圖1所示。

        1.2 技術(shù)特點(diǎn)

        技術(shù)特點(diǎn)如下。1)力學(xué)性能好,抗流體沖擊力強(qiáng)。超強(qiáng)的鉸接式護(hù)坡的自鎖結(jié)構(gòu),采用楔形棒槽,四邊穿插式組裝,塊與塊間形成巨大的摩擦,結(jié)合摩擦力將剛性的護(hù)坡做了柔性的處理結(jié)構(gòu),具有可靠的穩(wěn)定性。當(dāng)鉸接式矩陣護(hù)坡防浪護(hù)土矩陣系統(tǒng)遇到渠道小規(guī)模變形(由沉陷結(jié)冰、滑坡、膨脹土等引起的)時(shí),具有高度的適應(yīng)性。抗沖刷能力強(qiáng),在高速水流以及其他惡劣環(huán)境下可以保持完整的面層,以免導(dǎo)致土體侵蝕。2)易安裝,可重復(fù)使用,兼容性強(qiáng)。使用橫向鋼索鏈接進(jìn)行預(yù)制塊安裝,操作簡(jiǎn)便易實(shí)施。矩陣砌塊有襯底技術(shù),使其耐用持久,大大節(jié)省了后期維修費(fèi)用,還可以重復(fù)使用,對(duì)河道的長(zhǎng)久維修具有經(jīng)濟(jì)效益。鉸接式矩陣塊如圖2所示。

        2 主要施工工藝

        為保證鉸接式混凝土矩陣砌塊護(hù)坡施工順利進(jìn)行,須先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘察,并準(zhǔn)確記錄勘察資料?;诳辈熨Y料,設(shè)計(jì)施工方案,并合理規(guī)劃和使用所需材料。在施工過(guò)程中,嚴(yán)格遵循既定步驟操作,并由施工監(jiān)理全程跟蹤以保證質(zhì)量。具體的施工流程如圖3所示。

        2.1 坡面修整

        在施工前清除坡面上的垃圾、雜草和石粒等雜物,根據(jù)設(shè)計(jì)要求削坡、平整下墊土坡坡面,并壓實(shí)坡面。鉸接式護(hù)坡對(duì)坡面平整度精度要求較高,因此須將坡面平整度控制在±2cm內(nèi),坡面修平的要點(diǎn)如下。1)測(cè)量人員全程跟蹤坡面修整處理,削坡過(guò)程掛線放樣,及時(shí)校核修整,測(cè)量點(diǎn)間隔按照坡頂、坡面、坡腳縱橫向每5m設(shè)置測(cè)控點(diǎn),提高削坡精度。2)對(duì)挖機(jī)斗齒進(jìn)行改良設(shè)計(jì),采用在斗齒加裝鋼刮板的形式進(jìn)一步提高削坡平整度,消除普通挖機(jī)斗齒削坡產(chǎn)生的齒痕和坡面松動(dòng)。

        2.2 土工布鋪設(shè)

        目前堤壩護(hù)坡工程中過(guò)濾層使用最多的是土工布,其韌性好、滲透性強(qiáng),能夠使護(hù)坡面的水自由出入,防止坡面土體侵蝕破壞,保證河岸土體完整性[5]。

        土工布由人工進(jìn)行鋪設(shè),布面要平整,松弛不可緊繃,并適當(dāng)留有變形余量,并盡可能預(yù)先拼接成幅,減少搭接,鋪設(shè)要點(diǎn)如下。1)應(yīng)自下而上進(jìn)行坡面鋪設(shè),坡面土工布采用“U”形釘沿坡面釘錨牢固。2)采用雙線包縫拼合,所有的縫合必須要連續(xù)進(jìn)行。3)堤頂段應(yīng)預(yù)留1m左右,防止鉸接塊施工過(guò)程土工布下滑,無(wú)法滿(mǎn)鋪坡面。4)在土工布鋪設(shè)好后,應(yīng)避免日光照射,隨鋪隨填,或采取保護(hù)措施。

        2.3 鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K鋪設(shè)

        2.3.1 鋪設(shè)位置放樣排版

        首先,在施工現(xiàn)場(chǎng)選擇一條放樣基準(zhǔn)線作為放樣的起始線。其次,在放樣過(guò)程中要保證鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K間的位置是平行和垂直的,以保證后續(xù)的鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K拼裝時(shí)能夠準(zhǔn)確無(wú)誤。再次,在完成放樣排版后,對(duì)標(biāo)記的位置進(jìn)行仔細(xì)檢查,保證所有鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K的位置和尺寸都符合設(shè)計(jì)要求。最后,根據(jù)放樣的結(jié)果,將編制放樣圖作為施工指導(dǎo)和備案。

        2.3.2 鋪設(shè)基準(zhǔn)塊

        以放樣排版的基準(zhǔn)線為準(zhǔn),根據(jù)放樣排版中標(biāo)記的基準(zhǔn)塊位置,在基準(zhǔn)線上逐個(gè)標(biāo)記基準(zhǔn)塊的位置,完成基準(zhǔn)塊鋪設(shè)并仔細(xì)檢查,保證每個(gè)基準(zhǔn)塊的位置和水平度都符合要求。

        2.3.3 鉸鏈?zhǔn)骄仃噳K鋪設(shè)

        傳統(tǒng)的預(yù)制塊護(hù)坡施工主要是將強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的預(yù)制塊運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),人工二次搬運(yùn)到工作倉(cāng)面進(jìn)行安砌。鉸接式預(yù)制塊按單位面積鋪設(shè)量規(guī)劃垂直運(yùn)輸,避免二次搬運(yùn)損壞土工布。從下向上鋪筑,邊鋪邊穿鋼索,并人工對(duì)齊保證其美觀。在單片鋪設(shè)完成后采用緊繩器拉緊矩陣片,并用繩扣鎖定;遇轉(zhuǎn)彎、分縫等,提前裁切半塊過(guò)渡。為避免劃傷土工布和人員傷害,自制搬運(yùn)、鋪設(shè)、校正工具,提高質(zhì)量和安全性。

        2.4 分縫與收邊處理

        由于坡面不規(guī)則,預(yù)制塊鋪設(shè)平整度及銜接控制難度大,因此在施工中,要嚴(yán)格控制安裝平整度,邊穿鋼索、邊調(diào)整、邊緊固,保證銜接緊密、平整順直。設(shè)置分縫來(lái)調(diào)整坡面轉(zhuǎn)彎段,分縫部位用混凝土回填,縫內(nèi)設(shè)聚氨酯閉孔泡沫板解決變形伸縮問(wèn)題。在整版矩陣鋪設(shè)后,須掛線檢查平整度、線性等。人工精調(diào)鉸接塊位置,補(bǔ)縫處理不規(guī)則區(qū),收緊鋼繩并鎖定。澆筑兩側(cè)及頂部封邊、壓頂混凝土,保證線性順直美觀。

        2.5 質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收

        鉸鏈塊矩陣護(hù)坡施工由于需要逐塊穿鋼絲繩拼裝,整改困難,因此,從坡面清理到鋪土工布,須全面介入質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收,加強(qiáng)工序控制。

        須及時(shí)處理常見(jiàn)問(wèn)題(例如鉸接塊缺棱掉角、線性不順、拼裝間隙不均勻、線性不順直、整體坡面高低起伏大、平整度不達(dá)標(biāo)等),避免返工,提高施工質(zhì)量和效率。鉸接式護(hù)坡施工剖面如圖4所示。

        3 鉸接式護(hù)坡施工工藝特點(diǎn)

        該施工工藝可以在不占用堤頂?shù)缆返那闆r下進(jìn)行施工,且不需要利用大型吊裝機(jī)械設(shè)備,在坡面即可施工,以此消除吊裝交叉作業(yè)安全隱患,大幅降低施工安全風(fēng)險(xiǎn),為其他工序施工留出了施工空間。該施工工藝通過(guò)采用坡面修整、鋪設(shè)土工布等措施,可以保證鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工的穩(wěn)定性以及質(zhì)量可靠性。

        針對(duì)堤壩不規(guī)則坡面,可以隨坡面線性靈活調(diào)整鉸接塊矩陣板塊大小,適用于任何復(fù)雜坡面線性鉸鏈塊鋪筑形態(tài),保證鋪筑完成整體外觀線性美觀。

        該施工工藝的實(shí)施成本低,同時(shí)施工效率高,鉸鏈?zhǔn)骄仃囎o(hù)坡施工更加高效節(jié)約。

        4 實(shí)施情況

        江西鄱陽(yáng)縣河湖岸線生態(tài)保護(hù)修復(fù)(一期)PPP項(xiàng)目是長(zhǎng)江大保護(hù)工程之一,涉及堤線修復(fù)治理長(zhǎng)度約102.9km,其中縣城防洪圈采用鉸接式矩陣護(hù)坡,全長(zhǎng)1.1km。白蟻防治施工于2022年11月1日開(kāi)工,2023年5月31日完工,應(yīng)用本鉸接式護(hù)坡施工工藝,避免了大型設(shè)備進(jìn)場(chǎng)組織困難,減少設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用,又降低了大型設(shè)備安裝及吊裝施工過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn),采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝形式可以多工作面同時(shí)施工,施工工期有保障,堤頂?shù)缆吠ㄐ谢静皇苡绊懀鉀Q了施工影響周邊居民出行的問(wèn)題,產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益20萬(wàn)元,節(jié)約工期約20天。

        該施工工藝有經(jīng)濟(jì)節(jié)約、安全可靠、施工節(jié)奏可控等特點(diǎn),施工方便,適用于各種復(fù)雜線性的堤壩工程,有效保證施工工期及工程順利運(yùn)行,可為類(lèi)似工程的施工提供重要參考。

        5 結(jié)語(yǔ)

        鉸接式矩陣砌塊具有抗沖刷、易安裝及兼容性強(qiáng)的特點(diǎn),堤防工程鉸接式矩陣護(hù)坡施工技術(shù)在經(jīng)濟(jì)節(jié)約、安全可靠、施工節(jié)奏統(tǒng)籌安排等方面有突出優(yōu)點(diǎn),便于操作,適用于各種復(fù)雜線性的堤壩工程,因此擴(kuò)大矩陣式護(hù)坡應(yīng)用范圍,有效保證了施工工期及工程順利運(yùn)行,該項(xiàng)護(hù)坡施工技術(shù)有著廣泛的推廣運(yùn)用前景。

        參考文獻(xiàn)

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